Výkopy

6.5.3

Výkopy

Termín výkopy zahrnuje zemní objekt, tvarovaný vykopávkou spojenou s vytvářením svahů a dna, s případným urovnáním a roubením. V této kapitole se zaměříme na výkopy pro základy objektů, navazující na hrubé terénní úpravy. Jsou to, podle půdorysného tvaru a hloubky, stavební jámy, hloubené zářezy a rýhy pro základy a šachty.

Zemní práce pro zakládání mají obvykle menší rozsah než hrubé úpravu terénu, jsou však podstatně náročnější na kvalitu, pracnost i bezpečnost. Vyžadují větší podíl ruční práce. Jejich návrh a provádění požadují zkušenost a technický vtip.

 NahoruOdvodnění

Odvodnění

Při zakládání staveb ve stavebních jamách a rýhách je rychlý postup stavebních prací a kvalita práce často závislý na odvodnění. Udržet pracoviště v suchém stavu je také požadavkem vhodného a hygienického pracovního prostředí. Trvají-li stavební práce delší dobu a vodu je nutno odstraňovat čerpáním ve větším množství, ovlivňuje to podstatně náklady na provádění. Naproti tomu vhodně zvolený systém odvodnění snižuje tyto náklady.

Při řešení odvodnění stavby je proto třeba:

• zabránit přítoku vod z okolního terénu,

• zvolit správný způsob odvodnění,

• umístit správně sběrné studny, a to i s výhledem na následné práce (betonáž apod.), dopravní cesty a likvidaci odvodnění,

• zvolit správná čerpadla a zapojit je vhodně a spolehlivě do systému,

• zajistit rezervy výkonu tam, kde je to potřebné,

• zajistit rezervy v dodávce pohonné energie.

Technické zásady odvodňování a čerpání

 NahoruPovrchové odvodnění

Základovou jámu (resp. rýhu) udržíme suchou pomocí stružek, příkopů a drenáží nebo umělým snížení hladiny spodní vody a jejím udržováním na úrovni dna výkopu. První způsob, tzv. povrchové odvodnění, se užívá při zakládání na skále a v zeminách velké propustnosti (štěrk, hrubý písek, štěrkové hlíny a písčité hlíny). Podmínkou pro povrchové odvodnění je, že zemina je dostatečně stabilní, aby mohla odolávat prosakující vodě, aniž by došlo k jejímu nakypření a odplavování. Charakteristické pro tento způsob odvodnění je, že nezpůsobuje stabilizaci zeminy.

 NahoruHloubkové odvodnění

Druhý způsob, tzv. hloubkové odvodnění, jímž docílíme snížení hladiny spodní vody až pod úroveň základové spáry, je vhodný v zeminách malé propustnosti. Má stabilizační účinek na odvodňovanou zeminu, která se udrží v příkřejších svazích a nezavaluje výkop. Použijeme ho i v zeminách s větší propustností, hrozí-li nebezpečí nakypření (prolomení svahů) a dna jámy či rýhy v důsledku velkého přítoku vody. Při hloubkovém odvodnění se kolem stavební jámy či podél rýhy umístí soustava studní, obvykle vrtaných a vystrojených ponornými čerpadly. Větší hloubka umožňuje volit větší vzdálenost studní (v zeminách jemnější zrnitosti 3–5 m, při hrubší zrnitosti až 20 m i více). Průměr studny se pohybuje podle propustnosti zeminy a množství čerpané vody od 150 do 350 mm. Hladina spodní vody se po určité době ustálí ve tvaru depresního kužele, jehož osou je čerpací studna.

Povrchové odvodnění – průběh hladiny spodní vody s vazbou na stěny stavební jámy

Hloubkové odvodnění – možné umístění čerpací studny a vazba na sklon svahů stavební jámy

 NahoruVolba způsobu odvodnění

Rozhodnutí, který způsob zvolíme, je vedeno těmito hledisky:

• jaké by byly důsledky nakypření zeminy, sesutí svahů, výronu vody na ploše základové spáry při levnějším povrchovém odvodnění,

• posouzení nákladů zařízení studní se zvětšením objemu výkopů zmenšením sklonu svahů,

• zohlednění větších nákladů na staveništní zařízení a mzdy při čerpání vody,

• jak dlouho budou trvat práce pod ochranou čerpání, protože při krátkodobých základových pracích lze riskovat i potíže z povrchového odvádění vody,

• jaké je nebezpečí ze vztlaku podzemní vody na budované konstrukce, vyplavování jemného písku drenáží apod.

 NahoruUspořádání stavební jámy

Kde nelze při povrchovém způsobu odvodňování svádět vodu samospádem ze staveniště, shromažďuje se pomocí příkopů a drénů ve sběrné studni, odkud se čerpá. Dno výkopu se během výkopu udržuje ve spádu a po dosažení základové spáry se vyhloubí obvodové příkopy, do nichž se voda z plochy svede drény.

Svahy příkopů musí být povlovné, aby pod sníženou hladinou podzemní vody nenastalo nakypření a odplavování zeminy. Není-li dostatek místa, je třeba stěny pažit nebo použít trubní drény. Mezi příkopem a svahem výkopu musí být dostatečná lavička. Spád dna příkopů závisí na zrnitosti zeminy, ve štěrku 10 %, v písku cca 5 %, u jemnozrnnější zeminy 1 % i méně. Studny umísťujeme s ohledem na možnost odvedení vody ze staveniště a tak, aby nedošlo při čerpání k prolomení dna studny, zpravidla je to mimo půdorys objektu, výjimečně mohou být i pod základy objektu (zabetonuje se ztrátou sacího koše a části potrubí). Studna musí být tak veliká, aby počítala i s krátkodobým havarijním přerušením čerpání a s manipulačním prostorem kolem sacího koše (2 x 2 m, 1,5 x 1,5 m). Hloubka se doporučuje alespoň 2 m pod zaústěním drenáže, vč. 0,3–0,5 m tl. filtrační vrstvy ze štěrku na dně. Studnu provádíme obvykle spouštěnou ze skruží z úrovně hladiny podzemní vody, první studnu spouštíme v místě nejhlubší úrovně základové spáry (zde také začínáme se zakládáním).

Samostatné stavební jámy pro patky a základy strojů odvodňujeme čerpáním z provizorní studny na dně výkopu. Projekt musí také řešit, kam budeme tuto vodu odvádět.

 NahoruSklon stěn

Sklon stěn

Volba svahovaných nebo roubených stěn jam, rýh a svahových zářezů je otázkou ekonomickou, technickou a v neposlední řadě bezpečnostní. V daných podmínkách stavby hledáme nejekonomičtější řešení (náklady na pořízení, lhůta realizace), které zajistí dodržení podmínek ochrany životního prostředí a bezpečné provádění všech činností na stavebním díle.

 NahoruPažení a roubení

Pažení a roubení

Výklad pojmu pažení a roubení není v normách a předpisech sjednocen. V předpisech BOZP se pod pojmem roubení předpokládá obecné zajištění stěny, ČSN P ISO 6707-1:2009 zná pouze pažení. Z technického hlediska však víme, že se zajištění stěny skládá z pažení a podle potřeby též z rozpěrné, kotvicí či opěrné konstrukce.

Pažení a roubení je nutno provést ve všech případech, kdy je stěna jámy, resp. rýhy, vyšší než udává citované nařízení vlády o BOZP č. 591/2006 Sb., v příloze č. 3, a její sklon je větší než sklon, v němž se udrží svah dané výšky a zeminy s požadovanou bezpečností. Bez ohledu na výšku pažíme a roubíme tam, kde se vyskytují jiné nepříznivé okolnosti (otřesy půdy, nepříznivá vrstevnatost, podzemní vody, porušení stabilnosti zemního tělesa výkopy), působí-li na stěny výkopu různá břemena nebo manipuluje-li se v blízkosti výkopu s materiálem (osazování těžších předmětů, doprava). Pažení a roubení lze nahradit jinými bezpečnými způsoby zajištění svahu, jako jsou kotvení, injektáž, umělé snížení hladiny spodní vody.

 NahoruPříložné pažení

Příložné pažení s mezerami se zřizuje tam, kde je po provedení výkopu nutné zabránit dodatečnému sesouvání příkrých stěn (sypký materiál, odlučování ve velkých hroudách nebo masivech). Pažení postupuje vodorovným směrem se zemními pracemi obvykle na celou paženou výšku. Současně s pažením je nutno budovat roubení (rozepření nebo vzepření).

 NahoruZátažné pažení

Zátažné pažení použijeme v těch případech, kde se zemina neudrží v příkrém sklonu (stěně) na větší výšku, nebo jen na krátkou dobu. Obvykle se jedná o použití v lokálních případech při výskytu anomálií. Při předpokládaném obtížném prostředí výkopu a větším rozsahu volíme jiné způsoby zabezpečení stěn výkopů (zpevňování zeminy, podzemní stěny apod.).

 NahoruHnané pažení

Hnané pažení se provede, když lze těžit zeminu pouze pod ochranou pažení. Základním znakem přitom je, že se nejprve zřídí pažení do rostlé zeminy a pak se provádějí výkopy. O tom, jaký materiál pažnice se použije a jakým způsobem se zavede, rozhodují podmínky na staveništi (hydrogeologické a také prostředí stavby – okolní zástavba), technické možnosti dodavatele, ekonomika realizace (náklady, lhůty). V současné době se dává přednost pažnicím na celou hloubku výkopu. Použití hnaného pažení musí být doloženo statickým výpočtem.

Hnané pažení s pažnicemi na celou hloubku výkopu

Pažená stěna nekotvená (základní zátěžovací schéma)

Stěna kotvená v jedné úrovni (příklad alternativ zatěžovacích schémat)

 NahoruMateriál pro pažení a roubení

Materiál pro pažení a roubení

Tak, jako ovlivňuje cenu zemních prací volba způsobu výkopů, ovlivňuje náklady na provádění pažení volba materiálů a způsoby jeho použití. Projektant se obvykle zaměřuje na statické posouzení a dodržení předpisů, rozpočtář převezme "globální položku“ a problém skončí na bedrech stavebnětechnologického projektanta a kalkulanta, kteří zápasí s vlastními náklady. Platí pravidlo, že projektové předpoklady se při realizaci na stavbě mohou jen zhoršit, nikoliv naopak. Je proto třeba učinit vše pro to, aby těchto příležitostí bylo co nejméně:

• vše, co se řeže, nahradit tím, co se sestavuje,

• jednotlivé prvky nahradit sestavami,

• nepoužívat řešení "na jedno použití“, ale aplikovat řešení systémová,

• prvky jednorázové spotřeby nahrazovat evidovanými dílci,

• využívat specializované pracovní čety, pracovníky, vybavené příslušnou technikou a zkušenostmi,

• kontrolami vyloučit živelná "ulehčení“ a vynechání předepsaných opatření.

 NahoruEkonomická rozvaha

Pro ekonomickou rozvahu je třeba zvážit následující okolnosti:

• jakému opotřebování bude pažení vystaveno,

• jak dlouho bude materiál v roubení vázán,

• o jaký druh pažení jde,

• jaké jsou požadavky na pružnou přizpůsobivost materiálu.

Projektant musí být při návrhu pažení seznámen s prováděním zemních prací i prací návazných (základy, svislé konstrukce), aby navržený způsob umožňoval efektivní stavební činnost. Platí zásada, že obtížnější řešení musí být předmětem projektové dokumentace stavby. Na ni navazuje systém stavebnětechnologické přípravy dodavatele.

 NahoruVýkopy stavebních jam

Výkopy stavebních jam

Obecně se snažíme o co nejmenší rozsah a jednoduchost tvarů stavebních jam. Snižujeme tím podíl ručních prací a zkracujeme čas provádění. Tvar základové jámy má být jednoduchý hlavně v půdorysném uspořádání. Vertikální členitost (různé úrovně základové pláně) je nutná, aby nebyla narušena přirozená únosnost základových spár. Proto slučujeme v jednu jámu nebo jednotný zářez více základových jam s malou osovou vzdáleností. Obvykle jde o jámy pro patky s modulem 6 m a méně a místa s hustými základy technologického zařízení. Toto přispívá i k jednoduchosti odvodňovacího systému.

Některá doporučení:

• Stěny jam v pevných zeminách obvykle svahujeme. Pažíme jen v měkkých a rozbahněných zeminách, zvodnělých píscích a tam, kde je v těsné blízkosti nutná jakákoliv stavební manipulace nebo musí být postavena jeřábová dráha a pochopitelně tam, kde pro svahování není prostor nebo je třeba zabezpečit stávající sítě, vedení, komunikace apod.

• Zvláštní pozornost věnujeme zemním pracem při zakládání ve větších hloubkách a v nevhodných neúnosných a rozmáčených základových půdách. Záměrem je umožnění jednoduchých tvarů stavebních jam, uzpůsobených pro maximální využití mechanizmů pro zemní práce. Rozsah zemních prací v rozbředlých a neúnosných půdách omezujeme volbou zvláštního zakládání (podzemní stěny, piloty, studny). U strmých nebo svislých stěn hlubinných stavebních jam počítáme se zabezpečením (štětovnice, opěrné zdi, milánské stěny apod.) obzvláště tehdy, když v blízkosti jámy bude nutný staveništní provoz (manipulace s materiálem, jeřábová dráha).

• Prostory pro štěrkopískové polštáře vždy svahujeme pod 60˚.

• V blízkosti jam a rýh, zasahujících do podzemní vody, prověřujeme možnost zaústění odpadů od čerpadel do kanalizace nebo do vodního toku. Při úvaze o zaústění do kanalizace je nutno mít souhlas správce sítě.

• Při minimalizaci rozměrů stavebních jam musíme dbát na dodržení nutného pracovního prostoru pro následné stavební práce. Potřebné rozměry najdeme, stejně jako mnoho dalších údajů, v normách (ČSN 73 3050 Zemní práce), ovšem podstatné je vědět, jak tato čísla použít. K tomu musíme znát technické řešení konstrukcí spodní stavby a způsob jejího provádění, koncepci odvodnění stavební jámy, způsob provádění výkopů a popřípadě další specifické okolnosti (práce v zimním období, kontaminované prostředí, poddolované území, dynamické vlivy, zvýšená hladina – povodně apod.). Také je třeba dbát na to, aby konstrukce stavby (např. izolace) nebyla narušena demontáží pažení jámy (vytahování pažnic, štětovnic), aby se do prostoru podél stěny vešel případný vytahovací mechanizmus a byl také umožněn kvalitní obsyp a zásyp objektu (vč. případných trativodů, anglických dvorků apod.).

• Stavební objekty zasypáváme kvalitním materiálem podle požadavku projektu. Hlavní důraz klademe na pevnost a minimální sedání, tedy na kvalitu materiálu a správné hutnění.

 NahoruProvádění výkopů stavebních jam

Provádění výkopů stavebních jam

Výkopy představují manipulaci s velkými objemy těžkých hmot na velké vzdálenosti za těžkých podmínek, a proto se je snažíme mechanizovat v maximální míře. Ruční práce využíváme jen v nepatrném rozsahu u malých objemů, u složitých tvarů prostorů a zemních konstrukcí, v kombinaci se zemními stroji pak k dočišťování tvarů výkopů, úpravě svahů apod. Výjimka však potvrzuje pravidlo: máme-li k dispozici levnou pracovní sílu a umíme ji využít, potom upravíme technické řešení a využijeme jí.

Stroje pro zemní práce zahrnují velice širokou a pestrou skupinu. Rozhodující jsou stroje těžební. K realizaci díla však musí být k dispozici i dopravní, speciální a pomocné stroje a zařízení (dumpéry, rozrývače, bourací kladiva a nástavce, vrtné soupravy, pilotovací soupravy, soupravy pro úpravu podloží, čerpadla, dusadla, vibrační zařízení, dopravníky a mnoho dalších). Z uvedeného výčtu je zřejmé, že není ve všech případech možné a ani ekonomické, aby zhotovitel stavby realizoval optimální technickou představu svými mechanizmy. Má dvě možnosti: stroje si vypůjčit nebo zainteresovat na části díla specializovaného zhotovitele. Některé technologie provádění jsou již předem voleny podle možností specializovaných firem. U běžných výkopů rozhoduje rozsah a složitost prací a vybavení firmy odborným personálem, schopným stroje technicky zkoordinovat a ekonomicky využít a zejména zajistit podmínky BOZP při jejich provozování…